As peças fundidas sob pressão oferecem normalmente uma boa consistência dimensional e uma textura de superfície relativamente fina, mas isto não significa que todas as peças fundidas sob pressão possam satisfazer diretamente o aspeto ou a norma de montagem exigidos. Na produção real, a rugosidade da superfície, as marcas de fluxo, os cortes a frio, a porosidade, o flash, as rebarbas, as marcas de ejeção e o estado da superfície antes do revestimento podem afetar a qualidade final da peça.
Melhorar a qualidade da superfície da fundição sob pressão não é apenas uma questão de polimento ou revestimento após a produção. Está também relacionada com as condições do molde, os parâmetros de fundição, a fluidez da liga, a conceção da ventilação, a geometria da peça e o processo de acabamento selecionado. Este artigo explica os principais factores que afectam a qualidade da superfície da fundição sob pressão e as formas mais comuns de a melhorar.
O que é a qualidade da superfície da fundição injectada?
A qualidade da superfície da fundição injectada inclui normalmente dois aspectos. O primeiro é a rugosidade mensurável da superfície, como o valor Ra. O segundo é o estado visível da superfície, incluindo marcas de fluxo, cortes a frio, porosidade, marcas de contração, flash, rebarbas, riscos, marcas de oxidação ou outros defeitos da superfície.
Nos desenhos de engenharia e na inspeção da qualidade, o termo mais exato é geralmente rugosidade da superfície ou Valor Raem vez de uma descrição vaga como "suavidade da superfície". No entanto, nas discussões relacionadas com a compra e a aparência, os clientes também se preocupam frequentemente com o facto de a superfície ser uniforme, se é adequada para revestimento a pó, pintura, galvanização ou montagem, e se os defeitos visíveis são aceitáveis.
Porque é que a qualidade da superfície da fundição injetada é importante?
Aparência e aceitação do cliente
Para caixas, suportes, componentes de iluminação, caixas electrónicas e peças visíveis, os defeitos de superfície afectam diretamente a perceção do cliente quanto à qualidade do produto. Mesmo que as dimensões sejam aceitáveis, marcas de fluxo óbvias, rebarbas ou poros superficiais podem fazer com que a peça não passe na inspeção visual.
Desempenho do revestimento e da galvanização
Antes do revestimento em pó, pintura, eletroforese, galvanização ou anodização, a superfície de fundição sob pressão deve ter uma limpeza e rugosidade adequadas. Se a superfície contiver óleo, camadas de óxido, porosidade, marcas de retração ou resíduos de agentes desmoldantes, o revestimento pode sofrer de má aderência, formação de bolhas, metal de base exposto ou descamação local.
Função de montagem e vedação
Algumas peças fundidas sob pressão incluem faces de vedação, superfícies de montagem, orifícios ou caraterísticas de acoplamento. Se estas áreas tiverem uma rugosidade inadequada, rebarbas, fulgor, deformação ou defeitos locais, podem afetar a montagem, o desempenho da vedação e a estabilidade funcional.
Custo do processamento secundário
As peças fundidas sob pressão com má qualidade de superfície requerem frequentemente mais retificação, polimento, rebarbação, maquinação ou retrabalho. Na produção em massa, isto aumenta diretamente o custo unitário e o risco do prazo de entrega.
Principais factores que afectam a qualidade da superfície da fundição injectada
Material da liga e fluidez
Diferentes ligas de fundição sob pressão têm diferentes fluidez, comportamento de solidificação e capacidade de formação de superfície. As ligas de alumínio, zinco e magnésio diferem na velocidade de enchimento, reprodução de detalhes da superfície, tendência de oxidação e compatibilidade de acabamento. Se a liga não for adequada para a geometria da peça ou para os requisitos da superfície, podem ocorrer defeitos tais como cortes a frio, marcas de fluxo, enchimento incompleto ou textura instável da superfície.
Estado da superfície do molde
A superfície do molde afecta diretamente a superfície copiada na peça fundida. Se a superfície do molde apresentar desgaste, riscos, acumulação de carbono, corrosão, resíduos de agente desmoldante ou aberturas de ventilação bloqueadas, podem aparecer marcas semelhantes na superfície da peça fundida. Para peças de aparência, a manutenção do molde e o polimento da superfície do molde são especialmente importantes.
Conceção da porta e da ventilação
A posição da porta, o percurso do fluxo de metal e o sistema de ventilação afectam a forma como o metal fundido preenche a cavidade. Se o fluxo de metal for instável ou se o gás retido não puder sair corretamente, a superfície pode apresentar marcas de fluxo, fechos a frio, porosidade, bolhas ou defeitos locais. A conceção correta da comporta e do respiradouro ajuda a reduzir estes problemas de superfície.
Parâmetros de injeção e controlo da temperatura do molde
A velocidade de injeção, a pressão, a temperatura do metal fundido e a temperatura do molde influenciam a formação da superfície. Uma temperatura do molde demasiado baixa pode causar cortes a frio e marcas de fluxo, enquanto uma temperatura excessiva pode aumentar a aderência, a oxidação ou outros defeitos da superfície. Parâmetros de processo instáveis também podem criar diferenças na qualidade da superfície entre lotes.
Desmoldante e controlo da lubrificação
Demasiado agente de libertação, pulverização irregular ou resíduos excessivos podem afetar o aspeto da superfície e a aderência do revestimento. Demasiado pouco agente de libertação pode causar aderência, rasgões ou puxões na superfície durante a ejeção. Por este motivo, o controlo do agente desmoldante afecta tanto a estabilidade da produção como o estado da superfície final.
Conceção e geometria da peça
A variação da espessura da parede, os cantos afiados, as cavidades profundas, as áreas de parede fina, os longos percursos de fluxo e as nervuras complexas podem afetar o enchimento de metal e a evacuação de gás. Quando o design da peça não é adequado para a fundição sob pressão, muitos defeitos de superfície não podem ser totalmente resolvidos apenas com o acabamento.
Problemas comuns de superfície em peças fundidas sob pressão
Elevada rugosidade da superfície
A rugosidade elevada da superfície pode estar relacionada com o estado da superfície do molde, a fluidez da liga, a temperatura do molde, os resíduos do agente desmoldante ou o método de acabamento utilizado após a fundição. Para peças que requerem revestimento, galvanização, selagem ou aparência visível, o valor de Ra requerido deve ser controlado de acordo com o desenho ou requisito da aplicação.
Marcas de caudal e fechos a frio
As marcas de fluxo aparecem normalmente como linhas, estrias ou padrões de fluxo na superfície. Os cortes a frio são defeitos em forma de linha causados quando duas frentes de fluxo de metal não se fundem totalmente. Estes problemas estão frequentemente relacionados com a baixa temperatura do molde, velocidade de enchimento insuficiente, má conceção do percurso do fluxo ou ventilação inadequada.
Marcas de porosidade e de retração
A porosidade pode ser causada por ar preso, ventilação deficiente ou gás gerado pelo agente de libertação. As marcas de retração aparecem frequentemente em áreas de paredes espessas ou pontos quentes. Os poros da superfície e as marcas de retração não só afectam o aspeto, como também podem afetar o revestimento, a galvanização e a maquinagem secundária.
Flash e rebarbas
O flash aparece frequentemente em linhas de separação, áreas de deslizamento ou juntas de inserção. Pode estar relacionado com o desgaste do molde, força de aperto insuficiente, pressão excessiva ou mau ajuste da superfície de corte. As rebarbas que não são removidas corretamente podem afetar a montagem, a segurança e o aspeto.
Marcas de arrancamento e de colagem da superfície
Durante a ejeção, as peças fundidas sob pressão podem apresentar marcas de tração, riscos ou defeitos de aderência se o estado da superfície do molde, o ângulo de inclinação ou o controlo do agente desmoldante for deficiente. Estes problemas são comuns em cavidades profundas, áreas de nervuras e paredes laterais.
Como melhorar a qualidade da superfície da fundição injectada
Otimizar o design da peça
A melhoria da qualidade da superfície deve começar na fase de projeto. Razoável considerações sobre o projeto de fundiçãoO planeamento da superfície visível, incluindo a espessura da parede, os filetes, os ângulos de inclinação, a disposição das nervuras e o planeamento da superfície visível, pode reduzir os problemas de enchimento, as marcas de tração, o fulgor e a deformação. Para superfícies com aspeto, as portas, as linhas de partição, as marcas de ejeção e as áreas de ejeção forçada devem ser mantidas longe de locais altamente visíveis sempre que possível.
Melhorar a superfície e a manutenção do molde
O estado da superfície do molde tem uma influência direta na qualidade da superfície da fundição injectada. A limpeza regular da acumulação de carbono, a verificação das aberturas, a manutenção das superfícies de separação, a reparação das áreas desgastadas e o controlo do polimento do molde de acordo com os requisitos de aparência podem reduzir os defeitos repetidos da superfície.
Otimizar os sistemas de portões e de ventilação
A conceção adequada do portão permite que o metal fundido preencha a cavidade mais suavemente e reduz o ar preso, os fechos frios e as marcas de fluxo. As aberturas, as áreas de transbordo e os sistemas assistidos por vácuo podem ajudar a remover o gás da cavidade e reduzir a porosidade e os defeitos de superfície.
Controlo dos parâmetros do processo de fundição injetada
A velocidade de injeção estável, a pressão, a temperatura do metal fundido e a temperatura do molde são a base de uma qualidade de superfície consistente. Para peças com requisitos de superfície mais elevados, devem ser evitadas grandes flutuações da temperatura do molde e a janela de processo correta deve ser confirmada através de ensaios e registos de produção.
Utilizar corretamente o agente desmoldante
O agente de libertação deve permitir uma ejeção estável, evitando o excesso de resíduos. A posição da pulverização, o volume da pulverização, a taxa de diluição e o tempo de secagem podem afetar o estado da superfície. Para peças fundidas sob pressão que requerem revestimento ou galvanização, o controlo dos resíduos do agente de libertação é especialmente importante.
Escolha o método de acabamento correto
Os métodos comuns de acabamento de fundição sob pressão incluem rebarbação, acabamento vibratório, jato de areia, jato de granalha, esmerilagem, polimento, maquinagem, revestimento em pó, pintura, eletroforese, galvanização e proteção contra a corrosão. Diferentes métodos resolvem diferentes problemas de superfície, pelo que a escolha deve depender da função da peça, dos requisitos de aparência, do custo e do volume de produção.
Como os métodos de acabamento afectam a qualidade da superfície
Rebarbação e acabamento vibratório
A rebarbação e o acabamento vibratório são adequados para a remoção de rebarbas de arestas, clarões de luz e arestas vivas. Podem melhorar a segurança do toque e a qualidade da montagem, mas podem ser menos eficazes para furos profundos, cavidades internas e caraterísticas complexas.
Jato de areia e granalhagem
O jato de areia e o jato de granalha podem melhorar a consistência da superfície, remover camadas de óxido, defeitos ligeiros e contaminação da superfície. Também são frequentemente utilizados como preparação da superfície antes do revestimento. No entanto, alteram a rugosidade da superfície, pelo que os parâmetros do processo devem ser controlados de acordo com os requisitos do revestimento.
Retificação e polimento
A retificação e o polimento são adequados para superfícies visíveis ou áreas locais com requisitos de aparência mais elevados. Podem reduzir a rugosidade da superfície e melhorar o aspeto, mas normalmente aumentam o custo do trabalho e não são adequados para todas as peças de produção em massa ou superfícies internas complexas.
Maquinação de superfícies funcionais
Para superfícies de vedação, faces de montagem, orifícios, roscas e elementos de acoplamento, a maquinagem é muitas vezes mais fiável do que apenas o acabamento da superfície. A maquinagem pode obter uma precisão dimensional mais apertada e uma rugosidade de superfície controlada, mas deve ser considerada uma margem de maquinagem adequada durante a conceção da fundição injectada.
Revestimento, galvanização e proteção de superfícies
O revestimento em pó, a pintura, a eletroforese, a galvanização e outros revestimentos de superfície podem melhorar o aspeto, a resistência à corrosão e a resistência ao desgaste. No entanto, estes processos requerem um pré-tratamento adequado. A superfície deve estar limpa, isenta de contaminação por óleo, sem poros evidentes e com uma rugosidade adequada para a aderência do revestimento.
Equilíbrio entre a qualidade da superfície, o custo e a função
Nem sempre é necessária uma qualidade de superfície mais elevada para todas as áreas de uma peça fundida sob pressão. As superfícies visíveis, as superfícies de vedação, as superfícies de montagem e as superfícies não funcionais normalmente não necessitam do mesmo padrão de superfície.
Se todas as áreas exigirem uma rugosidade muito baixa ou um grau de aparência elevado, o custo do molde, o custo do acabamento e o custo da inspeção aumentarão. Uma abordagem mais prática consiste em definir claramente as áreas críticas, as superfícies visíveis, os limites de defeitos aceitáveis, os requisitos específicos de Ra e os requisitos adequados de métodos de inspeção de fundição de metais no desenho.
Conclusão
Melhorar a qualidade da superfície da fundição sob pressão requer atenção à seleção do material, condições do molde, conceção da porta e da abertura, parâmetros de fundição, controlo do agente desmoldante, conceção da peça e métodos de acabamento. A rugosidade da superfície, as marcas de fluxo, a porosidade, o brilho, as rebarbas e os defeitos de revestimento são frequentemente causados por uma combinação de factores de conceção e fabrico e não por um único problema.
Para fundição de alumínio Os projectos que exigem um aspeto estável ou um desempenho de revestimento, a rugosidade da superfície, as superfícies visíveis e os métodos de acabamento devem ser confirmados antes da conceção e produção do molde.
